基于CAN总线的电子设备运行数据采集软件设计

杨志民

（泉州师范学院软件学院 福建省泉州市 362000）

目前阶段，我国社会发展的主要支柱仍然还是制造行业，在这之中主要是因为制造行业的运行设备在不断进行更新，一定程度上对经济的发展会产生影响。所以，在这样的社会发展背景以及突飞猛进的现代化技术发展辅助下，以电子设备和数据采集为中心的制造业进一步得到了发展。近几年来，我国的电子设备对于数据采集的处理渐渐发生了变化。变化体现在很多方面，最主要的是结构、处理顺序以及采集精度等方面。首先，在结构上，电子设备更多地会使用分离式的分析手段以及采集技术对数据进行处理汇总，并在保证数据不受到损害的情况下。另外，分离式数据采集结构还可以进一步提升电子设备的实际处理速度，在一定程度上增加了工作的效率和质量。在处理顺序上，传统的电子设备对数据的采集处理通常是先采集，对数据作出一定的基础处理，再利用相关的平台软件或者系统对数据进行二次处理。但是这种方式其实会拖慢数据处理的进度，同时还降低了工作的效率，不能保证数据处理完之后的可使用性。而现如今的电子设备却消除了以上的所有缺陷，同时还提升了运行速率，增加数据信息的可使用性。最后，是设备的采集精度上，随着互联网技术以及大数据平台的辅助，使得电子设备在数据采集的精度逐渐得到提升，这对于整个设备性能的提升也是有所帮助的[1]。我国还提出了可持续的发展理念，逐渐将工业性的电子生产结构转化为生态型的电子生产结构，增加社会的发展范围以及发展路径。CAN总线是一种具有较高控制性能的新兴串行实操技术，被广泛应用于社会中的各个领域，取得了相对较好的应用效果[2]。

1 电子设备运行数据采集软件设计

1.1 进行数据采集节点的设置

首先，软件的数据采集部分可以分为连接设置、监听区域、通信命令帧、数据定义结构等，首先，在原本的平台号或者系统之中，对数据信息运行的模式作出调整更改。原本的数据信息处理模式一般情况下是II号的，但是由于此次的数据采集软件是基于CAN总线的电子设备，所以需要更改调整为I号，在数据信息的采集处理过程中会更加灵活、便捷[3]。对系统中存储区域进行简单设置，主要包括执行指标的名称、图标与设定样式。对与数据相对应的通信传输装置进行连接。利用软件定位功能获取连接的地址，并将其添加在服务器和客户端口之中。采集处理程序会被分为不同的控制区域，由两个终端所控制。两区域的数据采集协议和指令也是不同的，但是需要注意的是，虽然是两个独立的数据处理区域，但是仍然存在一定的执行关系[4]。在以上的运行环境之下，建立通用的数据采集节点，将对应的通信传输命令帧设置在软件之中，并对各个字段的内容进行处理，节点附近安装监听设备。先进行监听标识的终端设置，再将设备与软件进行关联[5]。利用软件中的交互功能设置独立的节点站，对附近的分散节点进行连接，以达到通过节点来进行数据采集的目的。

1.2 数据传输结构的构建

在进行数据采集软件设计之前，需要对相应的数据传输架构进行构建。这个结构的作用主要是最大程度地保证数据可以顺利完成传输，且不会在传输过程中受到损坏。另外，结构的建立还可以保证数据的真实完整性，便于接下来对数据的采集和处理[6]。软件的数据传输结构主要分为两部分，其一是数据采集与控制程序设计。这部分主要是对数据的采集工作进行划分。目前阶段对于数据的传输都是依靠CAN总线来处理的，但是要想更加快速地完成数据的传输，需要使数据的初始极值与CAN总线的传输极值保持一致。所以，需要先计算对应的CAN总线传输极值。具体如下公式（1）所示：

公式（1）中：N表示CAN总线传输极值，f表示软件的执行速率，β表示传输范围之内的误差值。通过以上计算，最终可以得出具体的CAN总线传输极值。之后，利用CAN总线传输极值建立接下来的传输结构。这部分的结构为高层级的结构，主要是对软件采集获取的数据进行更加高精度地处理，以保证数据信息的可使用性。先将软件的数据库与计算机之中的大数据库相关联，建立对应的执行关系和程序。将数据导入大数据库之中，在大数据库中进行数据结构的处理。这样的处理模式虽然繁琐，但是却可以提升数据采集和处理的精度以及准度。而且通过软件的分析模式也可以进一步提升数据采集的速度。因此，以上两种分离式结构以互联网大数据库为基础，并以CAN总线技术为辅助条件，完成双层数据传输结构的建立。

1.3 CAN总线SJA1000初始化实现数据采集

（1）通过结构中的功能控制模块特点，进行拓扑采集区域的划分。一共可以分为三部分，其一是采集区域，主要负责对数据信息等资源进行采集搜索。这部分的数据搜索仅仅是粗略的，按照对应的条件以及关键字完成数据信息资料的查询和下载。

（2）数据处理的筛选区域。这部分主要是负责对采集的数据进行二次筛选。这主要是因为初次搜索是简略的，虽然可以满足资料的数量条件，但是不能完全保证质量条件，使数据存在一定的错误性和不可使用性。所以，二次筛选就是进一步提升采集数据的质量，便于用户的使用。

（3）是数据的处理。通过数据采集、数据筛选，此时，软件中的数据相对优质，利用综合处理功能，对数据进行最后的优化处理，完成采集工作。

之后，将CAN总线控制平台中的SJA1000运行区域进行初始化，同时把处理好的数据导入平台之中，由CAN总线控制平台对数据进行一定的加密处理，再将其传输回原本的控制区域。在数据采集程序之中关联上位机，当数据传输回来之后，上位机会对其进行感应，同时发出警报，提示接收并解压数据。这主要是因为控制平台传输的数据如果不及时进行更改或者解压，会造成数据信息的丢失和损坏，影响工作进程。当系统显示传输回来的数据时，利用CAN总线的反处理功能，将数据信息全部导入软件之中，并利用SJA1000将采集到的数据作分类处理，在这个过程中，软件还会自动将数据编号，写入模块协议之中，最终形成KILLS函数，添加保存在软件的数据库之中。这样的模式不仅可以避免数据的重复采集，还可以通过模块化的更改调用，进一步提升软件的运行兼容性，最终完成电子设备运行数据采集软件的设计。

2 软件测试

2.1 测试准备

本次主要对基于CAN总线的电子设备运行数据采集软件进行设计。共对两组软件进行测试，一组为传统的信号数据采集软件，可以将其设定为传统信号测试组，另一组为本文设计软件，设为测试组。构建软件测试的网络环境。首先，需要设定对应的运行参数，具体如表1所示。

表1：测试网络运行参数标准表

依据表1中的相关数据，进行测试的网络环境的设置。选取两台计算机作为本次软件测试的对象。在软件之中建立监测区域，对三相数据处理情况，数据采集频率以及外部运行情况重点监测。另外，将数据信息传输时的隔离信息添加在串口服务器之中，完成测试环境的准备，开始测试。

2.2 测试过程

对两组软件同时进行测试。将两台计算机同时进行初始化设置，消除系统中原本的数据信息。将对数据进行处理。将两组相同的数据添加在电脑的数据库之中，并对其作出保存操作。利用设计好的软件先对相应的数据识别，完成之后，提取数据，将其下载至文件夹之中。更改数据文件的属性，这部分需要注意的是，属性的更改需要按照数据的实际预测量来设定的。通常情况下，是设置为+0.547。设置好之后，将数据导入软件之中，先进行整合汇总。在这个过程之中，需要计算数据采集的SJA比率值。具体如公式（2）所示：

2.3 测试结果

通过以上的测试结果，最终可以得出对应的分析情况，具体如图1所示。

图1：测试结果对比分析图

通过图1中数据的对比分析可以了解到。基于CAN总线的数据采集软件对比于传统的信号数据处理软件，具有更强的实用性，它的SJA比率值相对较高，这表明在对数据进行处理采集的过程中。软件的处理速度是相当快的，不仅如此，还可以在采集完成之后，对数据进行整合汇总，极大地提高了生产生活的质量和效率，且一定程度上提升了技术水平，因此，可以得出最终的结论：本文设计的数据采集软件的性能与效果较好，SJA比率值相对较高，具有一定的实际应用意义。

3 结束语

综上所述，便是对基于CAN总线的电子设备运行数据采集软件设计的具体过程。其实，新时代科技飞速发展的背景下，电子设备运行与CAN总线相结合产生的数据处理模式是十分完美的，在数据的传输和采集方面都得到很大的提升，不仅拉动了社会各个行业的均衡发展，也将原本无关联的行业建立关系，实现共同发展的目的。不仅如此，电子设备的数据采集与物联网技术的完美契合，也在一定程度上实现了对电子设备的远程维护与操控，增强了整个行业一体化的进程，并有效地将成本控制在了适当的范围之内，提供新的发展路径，也为我国的电子制造业作出了一定的贡献。